基于 PC 以及 EtherCAT 的復雜舞臺與劇院技術 在歌劇院與戲劇院上演的完美演出需要依賴超現代化的復雜舞臺系統和技術。為了滿足這些需求，德國紐倫堡戲劇院進行了為期兩年的重新翻修與重建工作。整個舞臺設備的翻新工程由德國 TTS（Theatertechnische Systeme） 公司總承包， 這也是TTS公司首次完全采用德國倍福公司基于 PC 的控制技術和 EtherCAT 通信來完成復雜的項目。 紐倫堡國家戲劇院每周需舉行高達 14 場次的不同演出。只有憑借超現代化的舞臺技術，利用升降式的指揮臺，PC 控制的飛幕與轉盤，以及最先進的照明技術，才可能實現如此高頻率的演出安排。出于這樣的考慮，劇院決定進行全面的翻修：除了接待區域之外，還對劇院的坐席、觀眾席以及整個舞臺下方/上方的機械設備進行了翻修。德國 TTS 公司受委托實施從鋼筋結構到電氣與控制裝置等方面的全部翻修工作。總部位于德國北部錫克的 TTS 公司致力于技術影院系統，20 多年來一直活躍于劇院和舞臺技術的研發，并且自 2002 年起開始使用德國倍福公司的組件產品。
EtherCAT – 高速以太網，可用作更高層的總線系統 舞臺的控制劃分為不同的任務區域和功能區域，而各種各樣的倍福工業 PC 以及 EtherCAT 總線系統的使用則貫穿于這些區域。主控制器是一臺 TTS PC，作為線纜冗余的 EtherCAT 主站實施。安全功能由專門為劇院設計的軟件進行控制。后備主站 PC 采用的是倍福 C6340-0020 控制柜式工業 PC，運行的是 TwinCAT I/O 軟件，萬一主 PC 出現故障，會由該后備 PC 接管對 EtherCAT 冗余網絡的控制。主控制臺和輔助控制臺則采用 3 臺配有定制操作面板的倍福 C6920 控制柜式工業 PC； 此外還有 4 臺工業 PC，用于對舞臺下方/上方的機械設備進行控制。三臺 CP6202 和 CP6207 面板式 PC 負責控制舞臺管理臺、主舞臺以及舞臺臺唇。平臺的下降由兩個配有分離式 15 英寸面板的 C6340控制柜式 PC 所控制。 舞臺區分布有超過 5000 個 I/O 點，由 700 個 EtherCAT 端子進行監視和控制， 這些端子又被劃分為 4 個獨立的 EtherCAT I/O 線束或者環網： 環網1：TTS 控制器（C6340 后備 PC），電纜冗余：82 臺裝置 環網2：TTS控制器（C6340 后備 PC），電纜冗余：153 臺裝置 環網3：帶有 TwinCAT 主站的倍福 C6340 IPC，電纜冗余：404 臺裝置 環網4：帶有 TwinCAT 主站的倍福 C6920 IPC：67 臺裝置 整個系統均可通過各個不同的控制臺（固定式，移動式或者便攜式）進行無線控制。只是版本不同。使用 8 個帶有觸摸屏功能的定制控制面板，其中一些面板配有集成式或者分離式的工業 PC，顯示器尺寸范圍從 5.7 至 24 英寸不等。 隨著帷幕拉開的舞臺布景變換 舞臺完全重建以后，紐倫堡戲劇院目前具備 47 個機械吊機，10 個單點吊機以及 4 個下降式裝置（指揮臺），這些指揮臺互相之間均可獨立移動。舞臺的總面積為 20m x 35m，其中的主區面積，包括四個可移動的指揮臺，占據了 10.5 x 12m 的面積。每個指揮臺均配備有一個所謂的傾斜蓋，最多可以使得整個指揮臺表面傾斜 10 度。每個傾斜蓋配有7個電驅活門，可用于打開舞臺的地板。兩個下降式平臺放置于活門下方指揮臺的懸吊式小舞臺上。此外，還有一個可折疊的舞臺車，配有集成直徑 10 米、重 20 噸的轉盤。如果不需要使用轉盤車，可以將其折疊到舞臺的后方，并往上拉到停泊的位置。這里的提升/折疊操作是由一個提升能力為 60 噸的液壓缸來完成的。 舞臺的技術功能為各種藝術演出提供了新的可能性。舞臺的開放式轉換便是其中一個亮點，也就是說場景可以隨著帷幕的拉開而轉換。待帷幕完全拉開之后，技術人員可在操作界面上選擇先前所創建的舞臺運動序列（所謂的場景轉換），并執行這些序列。 因此，只需輕輕點擊一下按鈕，即可實現復雜的舞臺運動。而且，所有的驅動模式都是同步的，這就可以輕松實現舞臺下方與上方機械設備之間的同步運動。“劇院工作人員十分重視控制器的安全性及其高可用性。為了確保遵循SIL 3 的安全要求，系統中使用了冗余配置的 EtherCAT 總線主站以及配備有冗余電纜的 EtherCAT” ，德國 TTS 項目經理 Frank Kremer 解釋道。 EtherCAT 可提供精確的同步運動序列 對于每一個需要控制的驅動器，無論是背幕吊機還是單點吊機，均設有一個軸裝式 PC；總共安裝有 70 個 EtherCAT 驅動器。TTS 的中央 PC 可對整個驅動設備進行控制。每一個軸裝式 PC 均負責相應驅動軸的定位和監視，它們都可以通過總線系統接收到來自主站 PC 的驅動命令以及整定值。“通過采用該全新一代的控制器，我們可以將 EtherCAT 作為總線系統貫穿使用。 EtherCAT 結合了高帶寬以及實時能力等優點，并具備電纜冗余性的特點，這使其能夠同步地控制驅動器，具有極高的可用性”，Frank Kremer 評論道。 雙通道主站 PC 可以計算來自各個控制臺的輸入數據， 處理來自各個驅動手柄的驅動命令。它還能夠將數據轉發到軸裝式 PC，并控制整個控制器之間的數據通信，使其嚴格按照特定的運動序列和軸定位執行運動輸出。主站 PC 可以同步控制舞臺上方與下方的機械設備的軸，比如同步驅動指揮臺以及停靠在指揮臺上的背幕吊機。 一切都一目了然 “總的來說，所安裝的新舞臺設備完全滿足了我們的要求和功能”紐倫堡戲劇院的舞臺總監 Florian Steinmann 很肯定地說，“由于這些精心設計的舞臺裝飾以及日益復雜與數量龐大的舞臺區域變換，新舞臺機械設備讓我們為日后的演出做足了準備。使用24寸的顯示屏，無 需滾屏即可瀏覽整個舞臺的概覽。因此，這一套復雜系統的操作與監控也變得更為簡單，更具用戶友好性。” 德國TTS影院技術系統公司網址 www.ttssyke.de 紐倫堡戲劇院網址 www.staatstheater-nuernberg.de